گرانول پلاستیک یا گرانولهای پلاستیکی به دانه‌های کوچک یا ذرات است که از مواد پلاستیکی به شکل دانه‌های منظم و یکنواخت تهیه میشوند گفته میشود. این مواد گرانولی به عنوان مواد اولیه در فرآیندهای تولید مختلف پلاستیک استفاده میشوند، به ویژه در فرآیند تزریق پلاستیک و تولید قطعات پلاستیکی.
گرانول پلاستیک و مواد گرانولی
گرانول به معنای کلی، به دانه‌های کوچک یا ذرات بدون شکل منظم از مواد مختلف اطلاق میشود که برای استفاده در فرآیندهای صنعتی یا تولید محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرند. در زمینه صنایع پلاستیکی، گرانولها به عنوان مواد اولیه اصلی برای تهیه محصولات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در تولید گرانولهای پلاستیکی، مواد پلاستیکی مختلف از جمله پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی‌ستایرن (PS) و غیره به صورت دانه‌های کوچک یا گرانولها تولید میشوند. این گرانولها به عنوان مواد اولیه ورودی به فرآیندهای دیگری مانند تزریق پلاستیک، نوارکشی، سفت کاری، و بادکاری وارد میشوند تا به قطعات و محصولات پلاستیکی تبدیل شوند که این دانه ها دوباره تبدیل و به محصول نهایی مثل بطری پت پلاستیکی، جار و درب بطری پت پلاستیکی .... که محصول نهایی است تبدیل شوند.
مواد گرانول( Granular materials) اسم پلیمر خاصی نیست. به نوعی از شکل پلیمر بدست آمده در پتروشیمی که بصورت دانه بوده و برای مصارف و کاربردهای محتلف باید ذوب و شکل دهی شود گرانول میگویند. در واقع وقتی پلیمر تولید میشود در دستگاه اکسترودر (چیزی شبیه چرخ گوشت) ذوب شده و در سر اکسترودر یک کاتر یا هر چیزی شبیه آن پلیمر خروجی را مرتباً قطع میکند و گرانول تولید می شود.
همه مواد پلیمری بسته به کاربرد و میزان ویسکوزیته و عوامل دیگر مثل نوع پلیمریزاسیون و. . . میتوانند تبدیل به گرانول شوند. ولی اگر شرایط پلیمریزاسیون و عوامل دیگر پیچیده باشد پلیمر بصورت پودر یا محلول یا. . . تولید میشود.
هدف اصلی در تولید یک پلیمر بدست آوردن یک ماده با خواص مطلوب است. و به دست آوردن این خواص و کنترل آن در حین فرآیند شدن پلیمر بستگی به عوامل زیادی از جمله دما، فشار، کاتالیزور و. . . . دارد و پلیمری که بار اول ذوب و شکل دهی شده مطمئناً خواص بهتری نسبت به پلیمرهای بازیافتی چند بار ذوب شده دارد. بعضی از پلیمرها پس از چند بار ذوب و شکل دهی باز خواص خود رو حفظ میکنند. ولی بعضی از آنها مثل PVC پلی وینیل کلراید که مصرف زیادی در پروفیل در و پنجره، سفره و انواع ورق ها، کابل ها، لوازم خانگی و. . . دارند پس از بازیافت خواص خود را از دست میدهند.
گرانولهای پلاستیک گلوله های کوچکی از پلاستیک هستند که داخل دستگاههای مختلف شکل دهی پلاستیک ریخته شده و به انواع مختلف قطعات از جمله پریفرم برای تولید : بطری پلاستیک ، جار پلاستیک ، درب پلاستیک و ... تبدیل میشوند.
سیستم ماشینهای شکل دهی به پلاستیک (شامل انواع خطوط اکستروژن و تزریق و. . . ) بگونه ای ساخته شده اند که بهتر است مواد اولیه ورودی آنها بشکل ساچمه های کوچک پلاستیکی باشد. مواد پلاستیکی بازیافتی که آسیاب شده اند و دارای شکلهای ورقه ای یا گوشه های تیز هستند نمیتوانند براحتی در قیفهای ورودی این دستگاه ها مورد استفاده قرار بگیرن و البته زمان میکس شدن هم بدلیل عدم یکنواختی اندازه آنها با مواد دیگر همیشه یک ترکیب غیر یکنواخت دارند.
لذا مصرف کنندگان این مواد ترجیح میدهند مواد خریداری شده آنها مثل مواد اولیه نو بصورت گرانول یا همان ساچمه های کوچک پلاستیکی باشد که این کار بوسیله خطی به اسم خط تولید گرانول انجام میشود.
خط تولید گرانول پلاستیکی
این خطوط به دو روش عمل میکنند: روش اول: خطوط تولید گرانول رشته ای تولید گرانول رشته ای که ساخت ماشین آلات آن ساده تر بوده و معمولا در ایران مورد استفاده قرار میگیرد روشی است که در آن پلاستیک پس از ذوب شدن در دستگاه اکسترودر و عبور از صافی های فلزی بشکل رشته هایی از پلاستیک مذاب در آمده و پس از عبور از یک استخر آب به داخل یک دستگاه آسیاب کوچک هدایت میشوند و پس از تکه تکه شدن خشک میشوند این روش ساده بوده اما گرانولهای تولید شده با آن شباهتی به گرانولهای مواد اولیه نو ندارد و دارای گوشه های تیز و خرده های پلاستیک هست. خود خط نیز ثبات نداشته و رشته ها مدام قطع میشود و نیاز به اپراتور تمام وقت دارد.
روش دوم: خطوط تولید گرانول خشک در این روش پلاستیکهای خرد شده پس از ذوب شدن در اکسترودر و عبور از صافی از سوراخهای ریزی خارج میشود و به همان شکل مذاب بوسیله ی تیغه ای که با سرعت زیاد برش میخورد. و همزمان بوسیله ی یک مکنده مکیده شده و با عبور از مسیرهای لوله ای سرد و خشک میشود. سپس با ورود به مخزن بزرگتری دچار افت فشارشده و بر اثر این افت فشار گرانولها که سنگینترند به پایین مخزن سقوط کرده و هوا از بالای آن خارج میشود. ساخت ماشین آلات آن نیاز به دقت بالاتری داشته و باید ازکنترلهای دور در قسمتهای مختلف آن استفاده کرد در کل قیمت خط بالاتر بوده اما گرانولهای تولید شده بسیار شبیه به گرانولهای خریداری شده از پتروشیمی بوده و خود خط تولید نیز در زمان کار کاملا دارای ثبات میباشد.
دستگاه گرانول ساز (اکسترودر)
دستگاه گرانول‌ساز یا اکسترودر یکی از تجهیزات اساسی در صنایع پلاستیکی است که برای تولید گرانولهای پلاستیکی از مواد اولیه پلاستیکی استفاده میشود. اکسترودرها عمدتاً برای تبدیل مواد پلاستیکی به شکل گرانول‌هایی با اندازه و شکل مشخص به کار می‌روند که سپس میتوانند به عنوان مواد اولیه در فرآیندهای تولید مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.
ساختار و عملکرد اکسترودر:
- قسمت تغذیه (Feed Hopper)
- واحد اسکرو (Screw Unit)
- قسمت خنک کننده (Cooling Section)
- قطعه‌دهی (Pelletizing Unit)
- سیستم خنک کننده (Cooling System)
کاربردهای اکسترودر در صنایع پلاستیکی و تولید گرانول پلاستیک
- تولید گرانولهای پلاستیکی برای استفاده در تزریق پلاستیک و فرآیندهای صنعتی دیگر
- تولید شیت‌های پلاستیکی برای صنایع بسته‌بندی و ساخت و ساز
- تولید لوله‌ها، پروفیل‌ها، و قطعات پلاستیکی مختلف
- تولید فیلم‌های پلاستیکی برای بسته‌بندی و محافظت محصولات
اهمیت گرانولهای پلاستیکی در صنعت تزریق پلاستیک
گرانولهای پلاستیکی به عنوان مواد اولیه اصلی در فرآیند تزریق پلاستیک استفاده میشوند. این گرانولها معمولاً از پلیمرهای مختلفی تشکیل شده‌اند که به صورت گرانولهای کوچک در اختیار تولیدکنندگان قرار می‌گیرند. ویژگی‌های اصلی گرانولهای پلاستیکی شامل خلوص، اندازه دانه مناسب، و خواص فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز برای فرآیند تزریق هستند. انتخاب گرانولهای پلاستیکی مناسب تأثیر مستقیمی بر کیفیت و دقت قطعات تزریقی دارد.
فرآیند تولید گرانولهای پلاستیکی
فرآیند تولید گرانولهای پلاستیکی شامل چند مرحله اصلی است که شامل موارد زیر میشود:
انتخاب مواد اولیه: انتخاب پلیمر مناسب و مواد افزودنی (مانند پیگمنت‌ها، مواد تقویت‌کننده، و آنتی‌اکسیدان‌ها) بر اساس نیازهای نهایی محصولات.
آسیاب و آسیاب کردن: مواد اولیه پلاستیکی به صورت گرانولهای خرد شده و آسیاب شده تولید میشوند.
گرانول‌سازی: مواد آسیاب شده به مرحله گرانول‌سازی می‌روند، جایی که با استفاده از گرانول‌سازهای خاص، به شکل دانه‌های گرانولی فشرده میشوند.
سردکنی و بسته‌بندی: گرانولهای پلاستیکی ساخته شده پس از خنک کردن، در بسته‌بندی‌های مناسب قرار می‌گیرند تا برای فرآیند تزریق آماده شوند.
گرانول مستربچ چیست
گرانول مستربچ یک نوع گرانول پلاستیکی است که حاوی مواد افزودنی، پیگمنت‌ها، یا ترکیبات دیگر است که برای بهبود خواص و ویژگی‌های نهایی محصولات پلاستیکی استفاده میشود. مستربچ‌ها در واقع مخلوط‌هایی از پلیمرها (مثل پلی‌اتیلن یا پلی‌پروپیلن) با مواد افزودنی هستند که به شکل گرانولهای پلاستیکی تولید میشوند.
از مستربچ‌ها به عنوان مواد اولیه در فرآیندهای تولید پلاستیک استفاده میشود. این مواد افزودنی میتوانند شامل رنگ‌ها، مواد پرکننده، آنتی‌اکسیدان‌ها، ضدکشش‌دهنده‌ها، مواد ضد-UV، مواد ضد-خوردگی، مواد مقاوم در برابر حرارت و غیره باشند. اضافه کردن این مواد به مستربچ‌ها به تولید کنندگان امکان می‌دهد تا ویژگی‌های دقیق و مطلوبی را در محصولات پلاستیکی خود برای انواع مختلف کاربردها تنظیم کنند.
برای استفاده از مستربچ‌ها، ابتدا مواد اولیه پلیمری (مانند پلی‌اتیلن یا پلی‌پروپیلن) با مواد افزودنی مخلوط میشوند و سپس این مخلوط به شکل گرانولهای پلاستیکی با استفاده از فرآیند گرانول‌سازی تولید میشود. این گرانولها حاوی ترکیبات دقیقی از مواد افزودنی هستند که با توجه به نیازهای محصولات نهایی به‌کار می‌روند.
با استفاده از مستربچ‌ها، تولید کنندگان میتوانند کیفیت، رنگ، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر UV، مقاومت در برابر حرارت، و دیگر ویژگی‌های مورد نظر را در محصولات پلاستیکی بهبود دهند.
ویژگی‌های مهمی که باید در گرانولهای پلاستیکی مورد توجه قرار گیرند
- اندازه و شکل منظم دانه‌ها
- خلوص و کیفیت مواد پلاستیکی
- توزیع یکنواخت اندازه دانه‌ها
- خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب
- قابلیت پردازش و تزریق مناسب
انواع گرانولهای پلاستیک
گرانولهای پلاستیکی متنوعی وجود دارد که بر اساس نوع پلیمر استفاده شده، خواص فیزیکی، و کاربردهای مختلف متفاوت هستند. در زیر به برخی از انواع رایج گرانولهای پلاستیکی اشاره میشود
۱. گرانولهای پلی‌اتیلن (PE)
پلی‌اتیلن با سنگینی متوسط (MDPE): برای تولید لوله‌ها، مخازن، و محصولات با ضخامت بالا استفاده میشود.
پلی‌اتیلن با سنگینی پایین (LDPE): برای تولید فیلم‌های پلاستیکی، پوشش‌ها، و کیسه‌های بازیافتی مورد استفاده قرار میگیرد.
پلی‌اتیلن با سنگینی بسیار پایین (LLDPE): برای استفاده در فیلم‌های کشیدنی، لوله‌های کشاورزی، و کیسه‌های بازیافتی مناسب است.
۲. گرانولهای پلی‌پروپیلن (PP)
پلی‌پروپیلن هوموپلیمر (PP-H): برای تولید لوله‌ها، محصولات صنعتی، و بسته‌بندی‌های مقاوم به استفاده میشود.
پلی‌پروپیلن کوپلیمر (PP-C): برای مصارفی که نیاز به مقاومت بالا در برابر ضربه و کشش دارند مناسب است.
پلی‌پروپیلن پلیمریزه شده (PP-R): برای تولید لوله‌های گرمایشی و سرمایشی در سیستم‌های آب و فاضلاب استفاده میشود.
۳. گرانولهای پلی‌وینیل کلراید (PVC)
پی‌وی‌سی سخت (PVC-U): برای تولید لوله‌ها، پنجره‌ها، و پوشش‌های مقاوم در برابر شعله مناسب است.
پی‌وی‌سی نرم (PVC-P): برای تولید کفپوش‌ها، سقف‌های مقاوم در برابر ضربه، و محصولات پزشکی استفاده میشود.
۴. گرانولهای پلی‌ستایرن (PS)
پلی‌ستایرن استایرن بالا (HIPS): برای تولید قطعات الکترونیکی، سفیدکشی، و بسته‌بندی‌های حمل و نقل مناسب است.
پلی‌ستایرن با بالاخره (GPPS): برای تولید ظروف یکبار مصرف، تزئینات داخلی، و محصولات شفاف استفاده میشود.
۵. گرانولهای پلی‌کربنات (PC)
پلی‌کربنات (PC): برای تولید پنجره‌ها، لنزهای اپتیکی، و محصولات با مقاومت در برابر ضربه بالا استفاده میشود.
همچنین، علاوه بر این نوع‌ها، گرانولهای پلاستیکی دیگری نیز وجود دارند که بر اساس نیازهای خاص صنایع مختلف تهیه میشوند. انتخاب نوع گرانول پلاستیکی مناسب بستگی به نوع محصول نهایی، خواص مورد نیاز، و شرایط کاربری دارد.
گرانولهای پلاستیکی به وسیله دستگاههای اکسترودر و ماشینهای گرانول‌سازی تولید میشوند. این گرانولها سپس به عنوان مواد اولیه در صنایع تولیدی مختلف از جمله صنعت خودروسازی، الکترونیک، بسته‌بندی، لوازم خانگی، و صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
